矮星系中的幽灵晕：再电离前恒星形成效率的约束

在正常星系周围观测到的恒星晕是由宿主星系随时间吸积的潮汐瓦解矮星系的碎片形成的延展而暗淡的恒星结构。在矮星系周围，若所有被吸积的卫星都是无恒星的暗晕，则这些恒星晕可能不存在。然而，若在质量足够小的矮星系中发现恒星晕，则整个恒星晕由化石星系的潮汐碎片组成，我们称之为幽灵晕。化石星系之所以如此命名，是因为它们在再电离时期之前形成了大部分恒星，并已被确认为银河系与 M31 周围发现的超暗弱矮星系。本文中，我们进行半解析模拟，以刻画矮星系中幽灵恒星晕的大小与恒星质量作为其暗物质晕质量的函数。通过将模型与本地群中六个显示延展恒星晕证据的孤立矮星系的观测进行比较，我们能够约束化石星系中的恒星形成效率。我们发现，在红移 z~6 时，质量范围 10^7-10^9 M_sun 的暗物质晕具有平均恒星形成效率 f_* = M_*/M_{dm} ~ 0.05%-0.1%，且几乎不随暗物质晕质量变化。在 M_{dm} ~ 10^6-10^7 M_sun 处 f_* 存在急剧增加的暂现迹象，但这非常不确定，且仅基于一个矮星系（Leo~T）。